如何充分利用電子IC設計電路

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電路是物質被傳輸的循環(huán)。在電子電路中，攜帶的物質是電子元件的電荷，而這些電子的源是電壓源的正端。當該電荷從正端流經環(huán)路并到達負極時，電路被認為是閉合的。然而，該電路由幾個組件組成，這些組件以不同的方式影響電荷流。有些會阻礙電荷流動，而另一些則儲存或耗散電荷。有些需要外部電源，而另一些則需要供電。

 

我們需要構建電路的原因可能有很多。有時我們可能需要點燈，驅動電機等。所有這些設備，一盞燈，一臺電機，一個LED，都被稱為負載。每個負載都需要一定的電流或電壓才能開始工作。該電壓可以是恒定直流電壓或交流電壓。然而，不可能構建一個只有一個源和一個負

載的電路。我們需要一些其他組件來確保正確的負載流并處理源提供的負載，以便適當數量的負載流向負載。

 

標題欄和方框圖的使用

在電子設計中，框圖被認為是反映架構和原理圖概述的最佳指南。它有助于用戶輕松了解電路的功能并總結設計系統(tǒng)。

 

另一個重要方面是為原理圖命名，并將設計人員的姓名附加到電路的標題欄上，因為這會使原理圖具有更專業(yè)的外觀。原理圖包含在印刷電路板或試驗板上構建電路設計的基本細節(jié)和注釋。

 

I/O 信號位置

電子設計中的電路布局應顯示從左到右的電信號流。為了提高可讀性，通常遵循將地線放在電路布局底部，將電源線放在頂部的常規(guī)做法。

布局設計被認為是一個藝術過程，因為每個設計師在放置組件時都必須適當小心，將相似的組件放置在相同且唯一的方向上，特別是在單列或行中放置極化組件。大多數更好的 ECAD 程序都提供了更簡單的引腳和元件放置選項，以允許在布局編輯器中進行網格編輯。

 

 

建立清晰的聯(lián)系

在電路設計中，有必要表示和區(qū)分網絡，以確定這些網絡是否相交或連接。為了解決這個問題，設計人員必須使用點約定方法來清楚地了解電路連接。建議在更改引腳符號連接的方向之前至少移動一個網格點。此操作可確保在創(chuàng)建 PCB 布局時，布局中的每個網絡在列表中都可見。

 

要創(chuàng)建更清晰的原理圖以提高用戶的可讀性，請使用總線對信號進行分組。大多數好的 ECAD 工具都支持這種對信號進行分組的功能。為了在不同的電纜之間建立不同的連接，設計人員可以添加一個全局符號或連接器來指示公共信號和不可見的電源連接，例如電源和接地。

 

使用網絡標簽和簡短的參考指示符。
所有網絡都必須在電路圖上標記所需的信號。此步驟主要有助于排除故障或執(zhí)行某些模擬。雖然沒有必要標記網絡，但它為設計人員節(jié)省了更多的時間，特別是在設計PCB布局時。此外，網絡標記通過連接甚至沒有通過電纜物理連接的遠距離端點來提高用戶的可讀性。

 

另一個需要考慮的重要方面是使用參考指示符，這些指示符用于在電路設計中正確表示和標記元件。這些參考可幫助設計人員輕松定位元件。參考應列在原理圖中元件附近，具體取決于設計人員為整個布局選擇的模式類型。

 

 

使用耦合/去耦電容器

在電子設備中，電源不穩(wěn)定，并提供可能影響電路的波動輸出電壓。為此，設計人員使用不同類型的電容器來濾除輸入和輸出信號。在電路設計過程中，一個去耦電容并聯(lián)在電源附近，以確保純直流電源。這些去耦電容用于將輸入的交流信號與直流信號去耦。該電容器從電源開始充電過程，當達到Vcc的電壓電平時，電流停止流過電容器，因為該去耦電容器保持該電荷流動，直到發(fā)生Vcc的電壓降。從源頭。

 

耦合電容器主要用于與各種放大器電路配合使用時。這些電容器允許直流元件和低頻噪聲在放大器電路產生的輸出信號中限制和平滑流動。因此，耦合電容主要用于輸出信號。旁路電容的使用通過將噪聲轉移到地來幫助消除系統(tǒng)內部和系統(tǒng)之間的噪聲，特別是在揚聲器和放大器電路中，以獲得清晰的聲音。因此，這些旁路電容器用于消除直流信號中的交流噪聲并獲得純直流信號。

 

 

利用下拉/上拉電阻

每個設計人員在使用數字IC和微控制器時，都應該考慮使用上拉和下拉電阻。此基本原則有助于忽略和管理浮點態(tài)的發(fā)生。所有數字IC都使用與輸入電壓直接相關的邏輯電平。

 

讓我們舉個例子來說明這個問題：假設數字IC的輸入電壓在+2.8伏到5伏之間，它被認為是邏輯1或高電平狀態(tài)，+0 V到+0.8 V的電壓范圍被認為是邏輯0或低電平狀態(tài)。另一方面，+0.9V至+2.7V的輸入電壓被認為是浮動或不確定狀態(tài)，邏輯狀態(tài)被認為是高（1）或低（0）。為了規(guī)避這種情況，設計人員使用上拉和下拉電阻將適當的電壓強制到IC芯片的輸入引腳上，以使電路行為正確。

 

 

基于微控制器的電路設計

微控制器的使用有助于設計人員節(jié)省大量時間，并通過消除模數轉換中涉及的各種組件來最小化設計尺寸。微控制器芯片包含各種功能，可以根據電路設計的要求進行編程。

 

如今，來自不同品牌的現代微控制器以合理的價格提供一些高級功能，以執(zhí)行各種任務，如A / D轉換，串行/ SPI / I2C通信，定時器和許多其他功能，所有這些都集成在這些小型性能提升封裝中。和效率。電路設計，占用空間更小。

 

 

使用 PWM 信號降低功耗

為無法更換電池或為電池充電的最終產品設計一個功耗更低的電路非常重要。因此，設計人員應始終使用脈沖寬度調制（PWM）方案，使用可靠的微控制器或NE555 IC，這可以提高應用的功率容量。這種方法可用于消耗較少的電機或LED電路的功率。

 

 

為元件符號的設計選擇合適的標準

要開始電路設計原理圖，重要的是要考慮設計圖紙中使用的元件符號。雖然這些符號在國際上使用，但它們在世界其他地區(qū)可能有不同的表現形式。為了解決這個問題，電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）創(chuàng)建了幾個標準，設計人員可以使用這些標準來制造最常用的組件。

 

其中包括用于邏輯原理圖的IEEE 991標準;IEEE標準315，其中包含各種電氣和電子圖表的圖形標簽和符號;和IEEE 91標準，其中包含用于各種邏輯功能的各種圖形符號。

 

 

選擇合適的CAD工具

對于簡單的電路圖，即使設計人員不是專業(yè)人士，也可以輕松手工繪制電路設計。但是，在創(chuàng)建復雜的電路設計時，有必要使用適當的ECAD（計算機輔助電子設計）軟件。該ECAD軟件通常由客戶在其職位描述中提及或由公司本身選擇。否則，通常建議使用信譽良好的開發(fā)人員的專業(yè)CAD工具，該工具可用于創(chuàng)建原理圖以及在最終生產時在3D視圖，插圖，BOM和Gerber文件中布局PCB。的產品。.

 

各種EDA公司和開發(fā)商提供免費的ECAD工具，如KiCAD，而有些公司提供付費的ECAD工具，如Altium Designer，OrCAD等。這取決于設計人員哪種軟件適合電路設計。最終，最好掌握適合設計人員的ECAD工具。雖然知道如何使用EDA軟件是件好事，但最好學習繪制和構建電路的技術。

 

最后一句話：如何充分利用電子設計

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